煤矿地质测量空间信息系统关键技术研究

杨成意 焦亚顶 李志君

摘  要：煤矿的建立需要进行非常复杂的前期准备工作，其中煤矿地质测量工作便是前期准备工作中极为重要的环节。测量的目的不仅是为煤矿开 采提供科学有效的数据，更重要的是能保证煤矿工作人员的生命安全。煤矿地质的测量工作需要测量人员不断提高自身的工作能力和专业水平， 提高测 量的精准度，在提高开采效率的基础上降低煤矿开采的投资成本。

关键词：煤矿地质;测量空间;信息系统;研究

引言

中国是世界上最大的煤矿生产国之一，随着科学技术的进步与发展，  煤矿开采机械化程度得到明显的提升，且大幅度提升了煤矿生产的安全 性。在科学技术高速发展的背景下，计算机技术和信息技术逐渐应用到各 个行业，大幅度提高工作效率和保证工作安全，煤矿生产也不例外。在煤 矿开采和生产过程中，煤矿地质测量工作是一项非常重要和基础的工作，  且测量资料具有不确定性、动态性和活跃性等特征，随着时间的推移，测 量数据日益丰富，构建煤矿地质测量空间信息系统，可有效预防各种灾害 和重要事故的发生，提升煤矿安全生产，还能促进煤矿企业向网络化、信 息化和安全化方向发展，对煤矿行业发展具有重要意义。

1 现阶段我国煤矿地质测量空间信息系统发展状况

空间信息系统是基于专家系统的管理系统和计算机网络技术，有机结 合矿山压力检测系统、矿井通风网络监控系统、气体监测系统和社会信息 系统，是一种高效、便捷的管理系统，而煤矿地质测量空间信息系统就是 将该系统应用到煤矿开采行业中，实现整体上监测煤矿地质情况，主要应 用在大型煤矿企业中。从我国大型煤矿企业空间信息系统应用状况来看，  发展水平较低，主要体现在两个方面：其一，信息系统相对单一，内容简 单，主要应用在各个部门之间;其二，信息系统主要用于生产安全监测 上。对于一个大型煤矿企业而言，该系统的应用导致了信息的严重浪费，  且存在管理程度不高等各种问题，不利于实现煤矿地质测量空间的目标。

2 煤矿地质测量目前存在的问题

2.1  煤矿行业信息化平均水平不高

现如今，许多煤矿单位由于工作人员的整体学历偏低，对计算机和 信息处理没有相应的认识和理解，导致空间信息系统得不到就有的重视。 即便是煤矿的机械化水平随着时代技术的发展有了整体性的提高，在信息 整理的问题上，有些煤矿单位依然还是采取传统的地质测量的纸质上交方 式，这样的操作方式已经没有办法满足矿井生产的各个方面。因此，急需 引入全新技术手段的煤矿单位，已经到了不得不重视研究空间信息系统关 键技术的进程，以此来打造高效的生产和提供完善的安全保障。

2.2  煤矿行业未将地质信息数据化

我国的煤矿拥有复杂的地质条件，煤矿工作人员经常会在数据采集的 过程中，受到来自岩溶陷落、瓦斯突出等问题的影响，从而难以准确测量 煤矿的生产安全。这种需要定期排查的煤矿工作，仅依靠人的大脑是难以 精确计算对比煤矿的所有空间信息点。然而，传统的煤矿地质测量工作又 未将信息化技术纳入其中进行考量，是以如今许多煤矿地质测量，依然还 停留在人为标注和图解的阶段，没有进一步的发展，对煤矿的长期开采以 及人员安全都存在很大的影响。

3 煤矿地质测量空间信息系统的关键技术

3.1  空间信息系统中数据的整合收集与分析

煤矿地质的测量与开采，其对应数据库的建立是一个动态性、随时增 减的过程。煤矿开采过程中，煤矿的开采情况具有不稳定性，产生大量数 据信息，例如地质、水文、测量条件与开采信息、储存情况、人力资源的 分配以及总体经济效益都会受其影响。这些信息必须同步进行整合分析，  以满足各个部门对于信息的实时需求而保证工程的顺利开展。通常，空间 信息系统主要运用C-S和B-S两种管理模式。  C-S模式，主要是测量人员用于 对测量数据的操作，测量人员通过C-S管理模式对数据开展日常管理、修 改、更新等。  B-S模式则是用于煤矿开采的后勤或相关管理部门的辅助工 作，对所需数据予以访问、查询，参考数据然后对比煤矿开采情况与煤矿 经营情况进行相应的分析，再根据市场变动情况以调整开采计划。大部分 的国资煤矿产业，由于在建国以来就开始开采煤矿，多年的开采积攒了丰

富的工作经验，但同样也形成了一定的传统固化思维。因此，空间信息系 统的重要运作效能之一，即是获取对应的实质性价值的资料信息。

3.2  煤矿地质测量专业图形的生成

煤矿地质类的常用图形主要分为平面类、剖面类及柱状类3类。平面 类主要包括工作面循环作业图、通风系统图、采掘平面图、采区布置图等; 剖面类主要包括地质剖面图、采区剖面图;柱状类主要用来对比岩层、 工作面顶底板柱状图及钻孔柱状图。（ 1 ）平面图的处理。平面图中一般 包括点状标志、边界线、等高线等信息。在进行平面图处理的过程中，应 根据地质测量数据动态对原有平面图进行修改。（ 2 ）剖面图的处理。在 进行剖面图的生成时，要在剖面上清楚标出含水层、地层分界线、地质构 造等信息。是矿方进行采掘设计计算、布置勘探生产工具的重要依据。 （ 3 ）柱状图的处理。柱状图是所有地质图中最为规范的，主要对钻孔或 地形进行说明性描述。进行柱状图生成时，要注意各栏之间的协调关系、 地质系统及地质符号的使用等。

3.3  GIS平台设计的关键技术

GIS平台是煤矿地质测量空间信息系统的一部分，该平台主要是处理 地质测量后所产生的数据信息，根据数据信息的类型和特点建立在线处理 和可视化的数据库，在该数据库中各种数据信息都可以根据实际生产需求 自动生成对应的图件。比如平面设计图和煤岩层含量的对比图，这些图件 具有直观的效果，满足实际煤矿生产、开采的基本需求。在GIS平台设计 中，图形数据结构的设计需要具有层次结构，其目的是便于管理和使用。  为了提高GIS平台的可维护性、可操作性、稳定和模块化，必须要使用对 象技术，促使图形数据结构有着根本性的飞跃。另外GIS平台主要用于煤 矿地质测量，故要具有动态性特征、空间性特征、时代性特征和成分性特 征，突出系统的专业性。

3.4  制图中的数字化处理技术

常用的制图软件有CAD和mapinfo，数字化制图技术可在煤矿地质测量 空间信息系统中发挥实质性价值和真正的作用。精通这些制图技术，可以 有效、具象化处理空间元素的具体性质，直观描述主体对象，并高效处理 各种数据，提升煤矿开采、生产效率和品质，确保煤矿稳定和安全生产。   结束语

在煤矿开采机械化背景下，煤矿行业构建地质测量空间信息系统，对 安全生产和大规模开采具有非常重要的意义和作用，特别是在新世纪环境 下，部分关键技术的有效应用，大大提高了煤矿地质测量工作的系统性和 科学性，并大幅度降低煤矿生产的安全事故发生率，促使煤矿地质测量工 作向安全和高效方向发展。另外，在煤矿行业不断发展的情况下，空间信 息系统要不断更新优化，充分利用各种先进的技术，才能有效推动煤矿行

業向可持续化方向发展。

参考文献：

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